[发明专利]水工混凝土隐蔽缺陷检测的模型试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种水工混凝土隐蔽缺陷检测的模型试验装置及方法，本发明可研究逐块进行不同龄期、多种无损检测方法对混凝土病害缺陷跟踪测试，筛选出技术先进、适用、效果良好的无损检测方法和相应的检测技术、仪器设备、资料处理解释方法以及有效检测时段。通过试验可系统地获取各类缺陷在不同条件下的无损检测反映特征的“正演”图谱，特别是在混凝土强度成长期的变化特点及规律。这些成果不仅可满足工程建设质量检测的需要，还可达到指导国内外今后水工混凝土质量无损检测的目的。

技术领域

本发明涉及一种水工混凝土隐蔽缺陷检测的模型试验装置及方法。

背景技术

混凝土是目前大坝工程建筑中最主要的结构材料之一，由于设计、施工质量控制不严、自然灾害或结构老化等原因，混凝土结构在施工及使用过程中不可避免地存在如裂缝、蜂窝、架空、裂缝、冷缝等损伤，危及整个结构的安全，混凝土质量检测己成为水工建筑的重要课题。据不完全统计，我国3100多座大中型水库大坝、9万多座小型水库大坝中，有不同程度病险问题的占到36％。这些病险问题的程度如何？随着时间的推移，这些病险问题是否稳定？我们不得而知。为了应用损伤断裂力学理论对结构作强度分析和校核，并为改建、加固设计提供基本的强度参数和其它设计依据，必需探明损伤的部位、大小、性质及随时间推移的变化情况。

水工新混凝土质量的检测方法目前有两大类：一类是取芯法，通过现场取芯和室内试验获取混凝土强度及内部缺陷的方法，直接可靠，但是一种有损方法，易打断内部钢筋，破坏混凝土的原有结构，并且是一种以点代面的方法，不利于整体规律及均匀性检测，难以客观、全面地反映混凝土整体质量；二类是地球物理无损检测方法，它是一种根据混凝土中弹性波或电磁波的波形、频率、相位和时间等特征来获取混凝土物性参数及内部缺陷的方法，适应于各深度、整体规律及均匀性检测，具有快捷、高效、经济且不破坏检测物原有结构等优点，并可进行面积性或网格状检查。目前，物理检测法作为一种无损检测方法已被广泛应用于混凝土工程质量的检测中。

水工旧混凝土的健康诊断，现阶段预埋安装各种监测仪器进行定期、定时观测，是大坝安全监测的主要方法，但由于大坝发生问题的部位不一定是预先埋设安装监测仪器的部位，且埋设于大坝内部的仪器也有一定的使用寿命，因此这种预埋仪器的安全监测存在着局限性。于是在进行仪器监测的同时，国内外开始增加对大坝的巡视检查。巡视检查在很大程度上弥补了仪器监测的局限性，但由于这种检查主要是进行外部表面检查，仍然难以发现坝体内部存在的安全问题。因此，地球物理无损检测手段，可以作为大坝安全监测的必要补充。一是出现偶发、突发事故时，无损检测手段运用检测混凝土的破坏情况检测；二是作为定期检测，采用时间推移技术，了解混凝土健康的动态变化、甚至发现存在的缺陷。

由此可见，地球物理无损检测在水工混凝土新建工程质量控制、施工验收，事故处理，旧建筑物安全性鉴定、进行维修与加固等方面可以发挥重要的作用。根据《水利水电工程物探规程》(SL 326-2005)、《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)等规程规范，检测混凝土强度、缺陷和混凝土内钢筋分布情况包括声波法、超声回弹综合法、声波CT、钻孔电视、探地雷达和超声横波反射法等。

为了了解各种地球物理无损检测方法在水利水电工程混凝土检测的适应性情况，有必要建立物理试验模型对理论进行验证与分析。2010年，张建清等发表了一篇题为“长江三峡工程混凝土质量无损检测模型试验研究与应用”的文章，该文章建立专门用于三峡工程混凝土无损质量检测的1:1物理试验模型，该模型在推广三峡工程混凝土无损检测技术方面起到了重要作用，但也存在不足之处。一方面，该模型是为三峡工程专门定制的，不具有普遍适用性，无法将其推广应用于其他工程；另一方面，受当时施工水平限制，模型体积较小(10m×10m×1.5m)，缺陷位置与模型的边界距离较近，对于无损检测方法来说，容易产生边界效应，模型制作不理想。

发明内容